教学中渗透影响“绿水青山”的物理学原理——例谈科学态度与责任素养的培养途径

曹丰锦

(重庆市永川区教育科学研究所 重庆 402160)

1 保护“绿水青山”的社会和物理责任

“绿水青山”是每个公民的追求．高中物理新课程标准(2017年版)在核心素养“科学态度与责任”中指出：在认识科学本质、认识科学·技术·社会·环境关系的基础上，逐渐形成保护环境并推动可持续发展的责任感[1]．因此物理教师在教学过程中，应渗透影响“绿水青山”的物理学原理，引导学生用科学知识来认识人与自然的关系，让学生意识到保护“绿水青山”的重要性、严峻性和迫切性，培养学生的科学态度与责任素养．

2 影响“绿水青山”的物理学原理

2.1 影响“绿水青山”的能量耗散原理

(1)物理知识：能量守恒定律、热力学第二定律、熵

高中物理教材“能源和可持续发展”一节指出自然界的能量虽然是守恒的，但根据热力学第二定律，其他能量转化成周围环境的内能后，无法再将内能收集以重新利用，即能量耗散，也即能量在数量上虽未减少，但可利用的品质降低了，会使熵增加．在熵增加的过程中要产生废气、废水和废渣，当大自然无法完全消除这些有害物质时，环境就会恶化，雾霾等污染就会长期停留在城市上空及周围．如1952年12月，英国伦敦发生了震惊世界的烟雾事件：一场持续5天的烟雾夺走了4 000多人的生命[2]．在能源使用过程中还会产生温室效应和热岛效应，这些效应会使森林、湿地和冻土受到破坏，导致生物物种灭绝，将使“绿水青山”遭到破坏．

(2)科学态度与责任素养培养

目前，空气污染物中约71%来自交通[3]，因此在教学中应培养学生的“绿色”意识，让学生用所学物理知识解释并普及和宣传“绿色”理念，如向公众普及净化煤灰和废气的静电除尘原理，倡导全社会大力发展“绿色”汽车比如电动汽车等，提倡绿色出行如步行、骑自行车、乘坐公交车等．同时，教师在物理实验教学中应做好示范作用，注意回收实验中的废旧物，养成良好的实验卫生习惯．还可让学生进行课题研究“生活中的垃圾处理调查及建议”，通过课题与实践培养学生的“绿水青山”意识．

2.2 影响“绿水青山”的放射性原理

(1)物理知识：衰变、裂变、聚变、半衰期

现代人的家居装饰材料中不同程度地存在着放射性物质．放射性物质中的元素衰变时会放出α，β和γ射线，α射线具有很强的电离作用，最容易造成动植物细胞的损伤；γ射线波长短，频率高，能量大，穿透力强，对动植物的破坏性也强．大气、土壤和水源一旦受到放射性污染就会对环境产生破坏作用，从而破坏绿水青山．

某些国家进行核试验时，排入大气中的放射性物质会飘散到地球上空，然后降落到本国及相邻国家与地区地表．核试验中的裂变武器所用放射性物质大多是重核，半衰期很长，衰变需上百年甚至上万年，对全世界“绿水青山”的破坏是永久性的．比如1945年美国在日本的广岛和长崎投放的两颗原子弹，除让成千上万人饱受放射性疾病的折磨甚至死亡外，还让两地草木森林大面积枯萎．

(2)科学态度与责任素养培养

物理教师应让学生了解《中华人民共和国放射性污染防治法》并向身边人员宣传，对公众普及放射性的有关物理知识，如了解有效辐射剂量的概念：放射性辐射传递给吸收辐射物体的能量称为辐射量，单位是希沃特(Sv)，0.1 Sv以上的辐射剂量便可以致癌[4]．鼓励学生对市场装饰材料的有效辐射剂量进行调查和检测，对放射性废物的处理情况进行跟踪了解，将调查结果送与当地环保部门参考．在国际上，反对国与国之间进行核竞赛，呼吁拥核国家永远不使用核武器，追求与向往人类的永久和平，让“绿水青山”地球成为人类的乐园．

2.3 影响“绿水青山”的电磁学原理

(1)物理知识：电磁场、电磁波、电场力、电阻率、共振、电磁屏蔽

由麦克斯韦的电磁场理论可知，周期性变化的电磁场互相交替产生，向远处传播形成电磁波，而电磁波向周围空间发射便产生电磁辐射．电磁污染即电子电气设备在工作过程中产生电磁辐射时，电磁场的强度达到一定量后造成环境的污染现象．发射塔、高压线、变压器、发电厂、微波炉、电视广播发射机等人为电磁污染源的电磁场，能让生物分子中正负电荷受电场力作用分离而往复运动甚至共振，从而产生热效应影响生物体机能；还可以改变人和动物体内电阻率，影响健康甚至导致动物物种灭绝，最终破坏“绿水青山”．

(2)科学态度与责任素养培养

引导学生将电磁学知识利用在生活中：比如学校计算机房经常通风对降低电磁辐射的帮助，又比如推荐儿童使用儿童蚊帐等屏蔽电磁辐射，或倡导在居民小区变压器附近增设电磁屏蔽装置，使电磁辐射被尽可能屏蔽而降低电磁污染程度．同时培养学生主人翁责任感，向本地相关部门合理建议：科学布局具有强电磁辐射的工厂，使电磁污染源分散和远离居民生活区，或更新强电磁污染电气设备，在强电磁场区域增加电磁辐射吸性材料或装置等．

2.4 影响“绿水青山”的光学与声学原理

(1)物理知识：镜面反射、机械振动、机械波、衍射

由光学知识可知，光照射到平整的表面会产生镜面反射．城市高楼大厦的玻璃、砖墙、大理石和各种装饰材料等容易发生镜面反射从而形成光污染．建筑物玻璃的反射光汇聚在一起形成强光，除影响人的视觉外，还容易让所在城市温度升高，甚至引发火灾，让绿水青山遭到破坏，影响生态环境．

城市除光污染外，还普遍存在噪声污染．由机械振动知识可知，声源的振动在介质中传播形成声波，由于声波的波长较长，容易发生衍射，所以传播范围较远，更因很多城市的噪声是声源无规则振动形成，它的音波波形不规则，听起来感到更刺耳，对周围环境及人产生不利影响而形成噪声污染．高分贝的噪声不但影响人与动物的听力，还能引起人和动物病变甚至死亡，同理能让植物生长缓慢或停止，重者会导致植物死亡．

(2)科学态度与责任素养培养

教学中指导学生观察和分析环境问题，让学生在社会调查中获得真知，用所学的物理知识去解决污染问题．指导学生共同出谋划策为家乡“绿水青山”建言，比如建议政府合理布置城市路边照明光源、加强对光污染的管理、科学规划建筑墙面装饰材料、限制使用反射系数较大的装饰材料等，又比如对建筑噪声、工业噪声等的控制和管理．同时学生联合带头动手，在小区周围栽树种花，绿色植物不但可以改善和调节建筑物镜面反射所带来的光污染，还可吸收声波降低噪声分贝等等．

3 总结

“绿水青山”除涉及物理知识外，还涉及化学、生物、地理等学科知识，这就需要所有学科教师共同努力，培养学生的科学态度与责任素养，让 “绿水青山”与人类永相伴，使我们的山更青、水更绿、生活更美好．